JP3648245B2 - Hydraulic drive device for press - Google Patents

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    • F15B7/003Systems in which the movement produced is definitely related to the output of a volumetric pump; Telemotors with multiple outputs

Description

本発明は、請求の範囲第1項の前段に記載したプレスのための液圧駆動装置に関する。
この形式の装置、本願出願人のドイツ特許第32 02 015号に開示されている。この装置は、実質的に一定の圧力が適用される流体システムに液圧的に接続される液圧変圧器を備える、いわゆる二次制御駆動装置に関連している。変圧器は、それぞれ調節可能な流量容量を有し、機械的に接続された、一対の静水圧機械によって規定される。第一の静水圧機械は、流体システムに液圧的に接続され、第二の静水圧機械は、作動シリンダーに液圧的に接続される。従って、二次制御駆動装置は作動シリンダーの操作に用いることができ、定圧流体システムに接続された第一の静水圧機械は、負荷のエネルギー需要を満たすだけの液圧エネルギーのみを流体システムから引き出し、一方反対に第一の静水圧機械がポンプとして作動している時に発生する液圧エネルギーは、流体システムに返却され、アキュムレーターを負荷するので、実質的にエネルギーを節約することができる。
概略的に、本発明の目的は、前述の形式の二次制御駆動装置を用いて液圧式プレスのプレスシリンダーを操作することにある。特に、プレスシリンダーの両方のシリンダーチャンバーを、別個のバイアスポンプによって吐出される所定のバイアス圧力に付することが知られている。同期式のプレスシリンダー、つまり等しい環状ピストン面積を有するピストンの場合、両方のシリンダーチャンバーに同一のバイアス圧力が容易に生じる。しかしながら、差動シリンダーを考えると、ピストン側のシリンダーチャンバー内とピストンロッド側のシリンダーチャンバー内との同一のバイアス圧力は、少くとも一つの補助シリンダーを設け、つまり全てのシリンダーの環状ピストン面積を、プレスシリンダーのピストン面積と実質的に同一とすることにより追加的に発生させることができる、。この原理は、種々の形式の流体システムにおいて知られている。
従って本発明の目的は、バイアス圧力を簡単で効率的な態様で発生させ、プレス操作時の損失を実質的に低減し、さらにプレス制御を簡略化した、前述の形式の駆動装置を提供することにある。
この目的は、請求の範囲第1項に記載の特徴によって達成される。
本発明によれば、プレスシリンダーは第一液圧機械の流体システム、つまり実質的に一定値である適用圧力が維持される流体システムに液圧的に接続され、よってプレスシリンダーが必要とするバイアス圧力が送出される。本発明によれば、プレスシリンダーのバイアスには、協働して液圧変圧器の第一液圧機械へ流体を供給する定圧システムを分岐させる際の損失がない。よって本発明の利点は、別個のバイアスポンプを設ける必要がないということである。同様に、例えば最大操作圧力をバイアス圧力まで低下することにより高流体圧を低減することによって、若しくは従来のシステムにおいて必要とされるような特別な手段を設けることによって、バイアス圧力を発生させる。さらにプレスの圧力バランスに必要な補助シリンダーもまた、実質的に一定圧力の流体システムに液圧的に接続される、つまりこの補助シリンダーのシリンダーチャンバーはバイアス圧力に付される。補助シリンダーは、プレスシリンダーと並列に作動するように設けられ、シリンダーピストンの全環状面積の合計値は、プレスシリンダーのピストン側チャンバーのピストン面積に等しいか、若しくはこれよりも僅かに大きい。
実質的に一定圧力の流体システムは、チェック弁を介してプレスシリンダーに接続され、それによりプレス及び/又はフラッシング操作において漏れが生じた場合にリザーバに排出された流体はいつでも補充することができる。さらに流体システムとプレスシリンダーとの間の流体ラインは圧力制御弁を含んでいてもよく、この弁は、変圧器の第一静水圧機械のモーター操作に必要な圧力よりも小さい場合にのみ必要とされるバイアス圧力まで、流体システムの適用圧力を低減するのに使用される。概して、バイアス圧力、よって変圧器の第一機械の操作圧力は、最大プレス圧力の約2/3である。従って、プレスピストンを動かすためのポンプとして機能する液圧変圧器の第二静水圧機械は、最大流量が最大圧力の約2/3で吐出されるように設計される。従ってポンプは、プレスストローク中に最大圧力に達すると、最大吐出容量の2/3まで枢動して戻らなければならない。しかしながらそのため、プレスサイクルには限界がない。
駆動装置の特別な利点は、迅速な行程での前進、プレス、デコンプレッション、迅速な行程での後退、及び加熱された流体のフラッシング等の完全なプレスサイクルを、アクチュエーターユニットとして使用する単一の静水圧機械で制御することができるという事実によるものである。流体流を制御するために必要な弁の数は減少し、特に2/2方向制御弁(2ポート/2ポジション)を使用する。この装置には、可変容量型ポンプのパイロット弁以外のプロポーショニングバルブは不要である。迅速な行程からプレス操作への移行は、後に説明するように、能動的な切り替え手段を必要とすることなく、プレスシリンダーに関連付けられた2/2方向制御バルブのチェック弁機能によって行われる。
さらに、プレスシリンダー及び補助シリンダーの容量は、複雑なプレスサイクルを閉回路中で行うことができるように、つまりシステム本来のエネルギーを使い果たす必要がないように設計される。従って(請求の範囲第5項)、プレスシリンダーのピストン面積に対するシリンダーのピストン面積は、迅速な行程並びにプレスストロークが、ポンプの容量的損失を考慮せずに、液圧変圧器の第二機械を介して流体の閉ループ内で行われるように設計される。これらの損失は弁23によって自動的に補償されるので、流体システムから流体を供給する必要も、レザーバーから流体を返却する必要もない。本発明によれば、このシステムでは、従来は本質的性質であった絞り及び流体の損失が防止されるように設計される。デコンプレション及びフラッシング操作において回収されたエネルギーは、実質的に定圧の流体システムつまり液圧アキュムレーターに返却される。本発明によれば、プレスはより多数のストロークを行うことができる。迅速な行程及びプレスを行うために必要な流体容量は少なく、また損失はさらに少ない。
プレスのための駆動装置が、合計3台の静水圧機械を必要とし、その結果多重エネルギー変換のために効率が悪くなるにもかかわらず、損失は従来の駆動装置に比して実質的に65%まで削減されたことが示される。必要なパワーのためには、単に中庸の出力率を備えればよい。必要な出力率は、従って、従来のシステムに必要な出力率の15%まで削減される。よってプレスサイクルに最適な効率が得られる。
本発明の液圧駆動装置は、差動シリンダー又は同期シリンダーのどちらにも適用することができる。しかしながら後者の場合、一対の液圧変圧器を設ける必要がある、つまりプレスシリンダーの迅速な行程を行うための第一変圧器、及びプレスストロークを行うための第二液圧変圧器である。若しくは、プレスをバイアス圧力等に付す手段は、差動シリンダーを含む駆動装置に使用する手段と同一である。
本発明の駆動装置の好ましい実施態様を以下の図面に示す。
図1は、差動式プレスシリンダーのための、本発明の液圧駆動装置の概略線図である。
図2は、バルブ位置、及び図1の駆動装置のデコンプレッッションを含むプレス操作のための液圧変圧器の調節を示す線図である。
図3は、同期式プレスシリンダーのための、本発明の液圧駆動装置の概略線図である。
図4は、バルブ位置、及び図3の駆動装置のデコンプレッションを含むプレス操作のための液圧変圧器の調節を示す線図である。
図1を参照して、モーター2によって駆動される可変容量型の静水圧機械1は、液圧アキュムレーター4を含む圧力ライン3に流体を吐出する。液圧機械1の調節は、実質的に一定値である適用圧力が、圧力ライン3内で維持されるように制御される。バルブ5は安全圧力弁である。
液圧変圧器は、第一静水圧機械6と、この第一機械に機械的に接続された第二静水圧機械7とを含む。どちらの機械も二つの流れ方向を有する可変容量ユニットである。DS及びHSの表示は、各機械の流量制御のための調節装置に関するものである。どちらの機械もポンプ又はモーターとして操作することができる。第一機械6をモーターとして操作する場合には、安全弁8及び8'は開位置で操作し、機械6は定圧流体システム3からの圧力流体によって駆動される。機械6を出た流体は、アキュムレーター10を備え得る低圧装置9へと流れる。低圧装置中の圧力は弁11によって決定され、弁11は、低圧装置内に比較的低く且つレザーバー12内の圧力よりも僅かに高い圧力が維持されるように調節される。モーターとして作動している機械6は、第二静水圧機械7を駆動し、機械7のポートはライン14及び15を介してプレスシリンダー16に液圧的に接続される。ライン14はピストン側のシリンダーチャンバー17に接続され、ライン15はピストンロッド側のシリンダーチャンバー18に接続される。プレスシリンダー16のピストン19は、チャンバー17に隣接するピストン面と、環状チャンバー18に隣接する環状面とを備える。ピストンはプレス20に機械的に接続される。
プレスシリンダー16のピストン19は、回転態様に従って第二機械7によって吐出される流体によって変位される。回転態様は0前後で枢動可能な機械7の調節装置HSによって制御される。枢動角度によって吐出流量つまりピストン19の速度が決定される。作動シリンダーを駆動するための液圧変圧器6、7の操作は、前述のドイツ特許第32 032 015号でも説明している。
迅速な行程及びプレスストロークを行う際に、損失のない閉ループ内でプレスピストンの変位を得るために、一対の単動補助シリンダー28、29を設け、そのピストンもまたプレス20に接続する。補助シリンダー28、29の環状ピストン面積とピストン19の環状ピストン面積との合計は、プレスシリンダーのピストン面積、つまりシリンダーチャンバー17に隣接するピストン19の面積と実質的に等しい。
従って、プレスを下降させる際には、シリンダー16、28、29のピストンロッド側のシリンダーチャンバーから吐出された流体は、容量が増加したピストン側のシリンダーチャンバー17を満たし、よってシステム3から新たに追加の流体を供給する必要はない。好ましくは、環状ピストン面積の方が僅かに大きく、駆動機械7の漏れを補い、プレスが迅速な行程で作動している際にバイアス力が低下するのを防ぐ。
補助シリンダー28、29のピストンロッド側のシリンダーチャンバー30、31は、ライン32を介して互いに接続され、このライン32は、完全基準に従って要求される安全弁33、33'を介してライン15を含む機械7の低圧ポートへと接続され、このライン15は、弁35を介してプレスシリンダー16のピストンロッド側のシリンダーチャンバー18へと接続される。補助シリンダー28、29のピストン側のシリンダーチャンバーは、リザーバー(図示せず)へと接続される。
プレスのシリンダー19、28、29の全てのピストンは、そのどちらかの側にバイアスがかけられている、つまりシリンダーチャンバー17、18、30、31はそれぞれバイアス圧力に付されている。本発明によれば、これは流体ライン14に開放しているチェック弁23を備えるタップライン22によって達成される。シリンダーチャンバー17と18とは弁25を介して互いに接続されている。この弁25は短絡弁25とも呼ばれる。図面に示す短絡位置において、弁25はシリンダーチャンバー17と18とを互いに接続する、つまり圧力ライン3内の一定圧力は、シリンダーチャンバー17及び18内においてプレスシリンダー16のバイアス圧力として機能する。さらに補助シリンダー28、29のシリンダーチャンバー30、31は、ライン32、安全基準によって要求される安全弁33、33'、流体ライン15、及び方向制御弁35を介して、プレスシリンダー16のシリンダーチャンバー18に接続される。低圧装置内に配置されるバルブ38は閉位置にある。本発明によれば、チェック弁23を介して圧力ライン3をタップすることによって、バイアス圧力は、損失のない圧力補償のために必要な全てのシリンダーチャンバー17、18、30、31内で、このようにして簡単な方法で利用可能である。
操作方法は以下の通りである。プレス20を前進させる際の迅速な行程のために、短絡弁25が図示する位置に配置され、それによりプレスシリンダー16のシリンダーチャンバー17と18とが互いに接続され、共に定圧ライン3からのバイアス圧力に付される。方向制御弁35は図示されるように配置され、安全弁33、33'は開となるように操作される。機械6によって駆動され、ポンプとして作動する第二液圧機械7がより高い流量に調節されるとすぐに、ポンプ7はピストンロッド側のシリンダーチャンバー30、31からライン32及び14を介してピストン側のシリンダーチャンバー17へと流体を送出する、つまりプレスシリンダー16のピストン19は、速やかに下降する。同時に、プレスシリンダー16の環状チャンバー18からピストンチャンバー17へと短絡弁25を通って流体が通過する。シリンダーチャンバーがバイアス圧力に付されている間、ピストン19のみが、補助シリンダー28、29のピストンロッド側シリンダーチャンバー30、31から流出する流体によって独占的に変位される。しかしながら、プレスが迅速な行程を行うために加圧流体を必要とせず、補助シリンダー28、29のシリンダーチャンバー30、31から吐出される流体によって下降する程度にプレスの重量が重い場合には、モーターとして作動する液圧機械7で液圧機械6を駆動して、低圧装置9からアキュムレーター4へと流体を返却してエネルギーを回収してもよい。
プレスストロークを行っている間、液圧機械7は、迅速な行程のために必要な流量からプレス速度へと変更するために、枢動的に調節され、つまりプレス速度が低下する。工作物(図示せず)と接触すると、反力によってライン15又は32内、よってこれと関連するシリンダーチャンバー内の保持圧力が低下する。ここで短絡弁25は閉位置であり、シリンダーチャンバー17及び18内で優勢的な圧力差が生じる。短絡弁25は、反力が生じると自動的に閉鎖するように設計してもよい。ここでポンプ7はより高い流量へと枢動し、全てのピストンロッド側シリンダーチャンバー18、30、31から吐出された流体を、ピストン側シリンダーチャンバー17へと吐出する。この操作において、低圧装置に関連付けられた弁38は通常閉位置にあり、それにより、プレスストロークに必要な圧力の上昇は、低圧装置9から流体を移動させるのではなく、ピストンロッド側シリンダーチャンバー内の比較的高い圧力を利用して得る。しかしながら、高圧が低下してポンプ7がキャビテーションを生じる危険性がある場合には、チェック弁38が開いて、低圧装置から流体が吸引される。
最大圧力に達すると、ポンプ7は低容量へと枢動する。従って、駆動ユニット6はそれに合わせて減速しないようにしなければならない。利用可能な最大圧力は、バイアス圧力よりも高くなるように、このように任意に選択することができる。
プレスストロークを行うことによって、シリンダーチャンバー17内の流体が圧縮される。液圧機械7はシリンダーチャンバー17から吐出される高圧流体によって駆動され、ポンプとして作動する液圧機械6を駆動することによって、流体をデコンプレッションするように機能する。デコンプレッション工程において利用可能なエネルギーはこのようにして回収され、流体は安全弁8、8'を介して高圧システム3の液圧アキュムレーター4へとポンプ送りされる。この工程を行う際に、弁33、33'は図示する位置つまりチェック弁機能の位置にあり、短絡バルブ25は開位置にある。
上述の操作サイクルは、流体システム3から定期的に追加の流体を供給する必要がないので、迅速な行程及びプレスストロークを行いながら駆動装置内を循環する流体はかなり加熱される。従って、流体の循環途中にはフラッシング操作を設ける。
プレスの静止時にフラッシングを行うには、液圧ライン14内に配置された方向制御弁36を開にして、ポンプ7の出力ポートをレザーバー12に接続する。プレスシリンダー16、ライン15、及び機械7を満たしている加熱された流体の総容積がレザーバーにドレンされ、新しい流体と交換されるように、レザーバーにドレンされた流体の量は、定圧システム3からライン14に開放しているチェック弁23を介して交換される。フラシング工程を行っている間、液圧機械7は、プレスシリンダー16及び残りのシステムから移動した流体によって駆動され、流体はライン15を介して機械7へと吐出され、フラッシングにおいてもバイアス圧力とレザーバー圧力との差圧を利用して、エネルギーを回収し、ポンプとして作動している液圧機械6を通して定圧システム3へと流体を供給する。フラッシングの間、補助シリンダー28、29は安全弁33、33'によってブロックされ、つまりプレスは所定位置で保持される。上述の操作は、プレスが停止又は静止位置にある場合の流体のフラッシングに関するものである。
しかしながら、フラッシング工程はプレスの操作中にも行うことができる。デコンプレッションの間、液圧機械6を駆動するためのモーターとして操作している液圧機械7から流出する流体は、ピストンロッド側のシリンダーチャンバー18、30、31へは返却されず、バルブ38を介して低圧システム9へと供給される。流体の交換は、また定圧システム3から開位置にあるチェック弁23を介して行う。シリンダーチャンバー17から流出した流体は、チャンバー18、30、31内の圧力を上昇させるために使用されていないので、シリンダーチャンバー内の圧力を平衡させるには、おそらくより長時間を要する。いずれにせよ、フラッシング操作が望まれる場合には、プレスは静止状態であってはならない。
図2は、弁位置、並びにプレスの静止状態ST中、バイアス操作V中、下降中の迅速な行程Eab中、減速(ブレーキング)B中、プレスP中、デコンプレションD中、プレスの戻りR中、及び静止状態でのフラッシングSP中の変圧器の液圧機械の調節を示す。変圧器の液圧機械6及び7に関して、図2はこれらがポンプ又はモーターとして操作しているところ、よって定圧システムからのエネルギーを消費し、若しくは定圧システムにエネルギーを回収するところを示す。
図3は、両側にピストンロッドを有し、シリンダーチャンバー17'、18'を備えるピストン19'を含む同期型プレスシリンダー16'のための駆動装置を示す。図1の駆動装置に対応するその他全ての部品は同じ参照番号で示す。本発明に従って閉ループ操作を行うために、及び図3の実施態様のプレス操作を同様に行うに際し、補助シリンダー28、29をプレスシリンダー16'から分離することが必要である。プレスの迅速な行程を行うためには、第二の液圧変圧器が必要であり、これも、互いに機械的に接続され、それぞれ可変容量を有する、第一静水圧機械6'と第二静水圧機械7'とを含む。また、第一機械6'は流体ライン22つまり適用圧力の圧力システムに接続され、第二液圧機械7'は補助シリンダー28、29のピストンロッド側シリンダーチャンバー30、31に接続される。機械6'、7'のその他のポートはレザーバー、若しくはそれぞれ低圧装置9に接続される。
プレスシリンダー16'の迅速な行程及びプレスストロークを行いながら、流体の閉ループを達成することが可能である。シリンダーチャンバー17'と18'の容量は等しい。閉ループ内で利用可能な流体のデコンプレッション及びフラッシングは、図1に関して既に説明した態様で行う。チェック弁23を含む流体ライン22を通してバイアス圧力を供給する際も同様である。
プレス20を下降させる際の迅速な行程並びにプレスの持ち上げは、第二液圧変圧器6'、7'によって行い、これらの工程を行う間、シリンダーチャンバー17'、18'は短絡弁25を介して単に互いに接続される。
弁位置、並びに二つの液圧変圧器の液圧機械の調節は、図4に示す。第二液圧変圧器6'、7'の操作の場合、プレスの重量は、バルブ33、33'を開位置へと作動した後に下降するのに十分重いと考えられるので、シリンダーチャンバー30、31から移動する流体は第二液圧機械7'を駆動して、液圧機械6'を駆動するモーターとして作用させ、圧力システムへとエネルギーを返却する。従って、プレスを持ち上げるためには、液圧機械7'のみが駆動され、ポンプとして操作し、シリンダーチャンバー30、31へ流体を吐出する。
The present invention relates to a hydraulic drive device for a press described in the first stage of claim 1.
A device of this type is disclosed in the Applicant's German Patent 32 02 015. This device relates to a so-called secondary control drive comprising a hydraulic transformer that is hydraulically connected to a fluid system to which a substantially constant pressure is applied. The transformers are defined by a pair of hydrostatic machines, each having an adjustable flow capacity and mechanically connected. The first hydrostatic machine is hydraulically connected to the fluid system, and the second hydrostatic machine is hydraulically connected to the working cylinder. Therefore, the secondary control drive can be used to operate the working cylinder, and the first hydrostatic machine connected to the constant pressure fluid system draws only hydraulic energy from the fluid system to meet the energy demand of the load. On the other hand, the hydraulic energy generated when the first hydrostatic machine is operating as a pump is returned to the fluid system and loads the accumulator, thus substantially saving energy.
In general, the object of the present invention is to operate a press cylinder of a hydraulic press using a secondary control drive of the type described above. In particular, it is known to subject both cylinder chambers of a press cylinder to a predetermined bias pressure that is discharged by a separate bias pump. In the case of a synchronous press cylinder, i.e. a piston with equal annular piston area, the same bias pressure is easily generated in both cylinder chambers. However, considering a differential cylinder, the same bias pressure in the cylinder chamber on the piston side and in the cylinder chamber on the piston rod side provides at least one auxiliary cylinder, i.e., the annular piston area of all cylinders, It can be additionally generated by making it substantially the same as the piston area of the press cylinder. This principle is known in various types of fluid systems.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a drive device of the type described above that generates bias pressure in a simple and efficient manner, substantially reduces losses during the press operation, and further simplifies press control. It is in.
This object is achieved by the features of claim 1.
In accordance with the present invention, the press cylinder is hydraulically connected to the fluid system of the first hydraulic machine, i.e. the fluid system in which the applied pressure is maintained at a substantially constant value, and thus the bias required by the press cylinder. Pressure is delivered. According to the present invention, the bias of the press cylinder has no loss in diverting the constant pressure system that cooperates to supply fluid to the first hydraulic machine of the hydraulic transformer. Thus, an advantage of the present invention is that there is no need to provide a separate bias pump. Similarly, the bias pressure is generated, for example, by reducing the high fluid pressure by reducing the maximum operating pressure to the bias pressure, or by providing special means as required in conventional systems. Furthermore, the auxiliary cylinder required for the pressure balance of the press is also hydraulically connected to a substantially constant pressure fluid system, i.e. the cylinder chamber of this auxiliary cylinder is subjected to a bias pressure. The auxiliary cylinder is provided to operate in parallel with the press cylinder, and the total value of the total annular area of the cylinder piston is equal to or slightly larger than the piston area of the piston side chamber of the press cylinder.
The substantially constant pressure fluid system is connected to the press cylinder via a check valve so that the fluid discharged to the reservoir can be replenished at any time if a leak occurs in the press and / or flushing operation. In addition, the fluid line between the fluid system and the press cylinder may include a pressure control valve, which is only needed if it is less than the pressure required for motor operation of the first hydrostatic machine of the transformer. Used to reduce the applied pressure of the fluid system up to the bias pressure applied. In general, the bias pressure, and hence the operating pressure of the first machine of the transformer, is about 2/3 of the maximum press pressure. Therefore, the second hydrostatic machine of the hydraulic transformer that functions as a pump for moving the press piston is designed so that the maximum flow is discharged at about 2/3 of the maximum pressure. Thus, when the maximum pressure is reached during the press stroke, the pump must pivot back to 2/3 of the maximum discharge capacity. However, there is no limit to the press cycle.
The special advantage of the drive is that a single press that uses a complete press cycle, such as fast stroke advance, press, decompression, quick stroke reverse, and heated fluid flushing as a single actuator unit. This is due to the fact that it can be controlled by a hydrostatic machine. The number of valves required to control fluid flow is reduced, especially using 2 / 2-way control valves (2 ports / 2 positions). This device does not require a proportioning valve other than the pilot valve of the variable displacement pump. The transition from the rapid stroke to the press operation is performed by the check valve function of the 2 / 2-way control valve associated with the press cylinder without the need for active switching means, as will be explained later.
Furthermore, the press cylinder and auxiliary cylinder capacities are designed so that complex press cycles can be carried out in a closed circuit, i.e. the system's inherent energy need not be exhausted. Therefore (claim 5), the piston area of the cylinder relative to the piston area of the press cylinder is such that the quick stroke and the press stroke do not take into account the capacitive loss of the pump, the second machine of the hydraulic transformer Through a closed loop of fluid. These losses are automatically compensated by valve 23 so there is no need to supply fluid from the fluid system or return fluid from the reservoir. In accordance with the present invention, this system is designed to prevent throttling and fluid loss, which were previously essential properties. The energy recovered in the decompression and flushing operations is returned to a substantially constant pressure fluid system or hydraulic accumulator. According to the present invention, the press can perform a larger number of strokes. Less fluid volume and less losses are required to perform a rapid stroke and press.
Although the drive for the press requires a total of three hydrostatic machines, resulting in inefficiencies due to multiple energy conversion, the loss is substantially 65 compared to the conventional drive. It is shown that it has been reduced to%. For the required power, it is only necessary to have a moderate output rate. The required power rate is therefore reduced to 15% of the power rate required for conventional systems. Therefore, the optimum efficiency for the press cycle can be obtained.
The hydraulic drive device of the present invention can be applied to either a differential cylinder or a synchronous cylinder. However, in the latter case, it is necessary to provide a pair of hydraulic transformers, that is, a first transformer for performing a quick stroke of the press cylinder and a second hydraulic transformer for performing a press stroke. Alternatively, the means for applying the press to the bias pressure or the like is the same as that used for the driving device including the differential cylinder.
Preferred embodiments of the drive device of the present invention are shown in the following drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram of the hydraulic drive device of the present invention for a differential press cylinder.
FIG. 2 is a diagram showing the adjustment of the hydraulic transformer for the pressing operation including the valve position and the decompression of the drive device of FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram of the hydraulic drive device of the present invention for a synchronous press cylinder.
4 is a diagram showing the adjustment of the hydraulic transformer for the press operation including the valve position and decompression of the drive device of FIG.
Referring to FIG. 1, a variable capacity hydrostatic pressure machine 1 driven by a motor 2 discharges a fluid to a pressure line 3 including a hydraulic accumulator 4. The adjustment of the hydraulic machine 1 is controlled such that the applied pressure, which is a substantially constant value, is maintained in the pressure line 3. The valve 5 is a safety pressure valve.
The hydraulic transformer includes a first hydrostatic machine 6 and a second hydrostatic machine 7 mechanically connected to the first machine. Both machines are variable capacity units with two flow directions. The DS and HS indications relate to the adjusting device for the flow control of each machine. Either machine can be operated as a pump or a motor. When operating the first machine 6 as a motor, the safety valves 8 and 8 ′ are operated in the open position, and the machine 6 is driven by pressure fluid from the constant pressure fluid system 3. The fluid leaving the machine 6 flows to a low pressure device 9 which can be equipped with an accumulator 10. The pressure in the low pressure device is determined by the valve 11 and the valve 11 is adjusted to maintain a relatively low pressure in the low pressure device and slightly higher than the pressure in the reservoir 12. The machine 6 acting as a motor drives a second hydrostatic machine 7 whose ports are connected hydraulically to the press cylinder 16 via lines 14 and 15. Line 14 is connected to a cylinder chamber 17 on the piston side, and line 15 is connected to a cylinder chamber 18 on the piston rod side. The piston 19 of the press cylinder 16 includes a piston surface adjacent to the chamber 17 and an annular surface adjacent to the annular chamber 18. The piston is mechanically connected to the press 20.
The piston 19 of the press cylinder 16 is displaced by the fluid discharged by the second machine 7 according to the rotation mode. The rotation mode is controlled by the adjusting device HS of the machine 7 which can pivot around 0. The discharge flow rate, that is, the speed of the piston 19 is determined by the pivot angle. The operation of the hydraulic transformers 6 and 7 for driving the working cylinder is also described in the aforementioned German Patent 32 032 015.
A pair of single-acting auxiliary cylinders 28, 29 are provided to connect the press 20 in order to obtain the displacement of the press piston in a lossless closed loop during rapid strokes and press strokes. The sum of the annular piston area of the auxiliary cylinders 28 and 29 and the annular piston area of the piston 19 is substantially equal to the piston area of the press cylinder, that is, the area of the piston 19 adjacent to the cylinder chamber 17.
Therefore, when lowering the press, the fluid discharged from the cylinder chamber on the piston rod side of the cylinders 16, 28, 29 fills the cylinder chamber 17 on the piston side with increased capacity, and is thus newly added from the system 3 It is not necessary to supply the fluid. Preferably, the annular piston area is slightly larger to compensate for the leakage of the drive machine 7 and prevent the biasing force from being reduced when the press is operating in a rapid stroke.
The cylinder chambers 30, 31 on the piston rod side of the auxiliary cylinders 28, 29 are connected to one another via a line 32, which includes the line 15 via a safety valve 33, 33 'required according to full standards. 7 is connected to a cylinder chamber 18 on the piston rod side of the press cylinder 16 via a valve 35. The cylinder chamber on the piston side of the auxiliary cylinders 28, 29 is connected to a reservoir (not shown).
All pistons of the press cylinders 19, 28, 29 are biased on either side, ie the cylinder chambers 17, 18, 30, 31 are each subjected to a bias pressure. According to the invention, this is achieved by a tap line 22 with a check valve 23 open to the fluid line 14. The cylinder chambers 17 and 18 are connected to each other via a valve 25. This valve 25 is also called a short circuit valve 25. In the short-circuit position shown in the drawing, the valve 25 connects the cylinder chambers 17 and 18 to each other, that is, the constant pressure in the pressure line 3 functions as the bias pressure of the press cylinder 16 in the cylinder chambers 17 and 18. Furthermore, the cylinder chambers 30, 31 of the auxiliary cylinders 28, 29 are connected to the cylinder chamber 18 of the press cylinder 16 via the line 32, the safety valves 33, 33 'required by the safety standards, the fluid line 15, and the direction control valve 35. Connected. A valve 38 located in the low pressure device is in the closed position. According to the present invention, by tapping the pressure line 3 via the check valve 23, the bias pressure is reduced in all cylinder chambers 17, 18, 30, 31 required for lossless pressure compensation. It can be used in a simple way.
The operation method is as follows. For a quick stroke when the press 20 is advanced, the short-circuit valve 25 is arranged in the position shown in the figure, whereby the cylinder chambers 17 and 18 of the press cylinder 16 are connected to each other, both bias pressure from the constant pressure line 3 It is attached to. The direction control valve 35 is arranged as shown, and the safety valves 33 and 33 'are operated to be opened. As soon as the second hydraulic machine 7 driven by the machine 6 and acting as a pump is adjusted to a higher flow rate, the pump 7 is connected from the cylinder chamber 30, 31 on the piston rod side to the piston side via lines 32 and 14. The fluid is sent to the cylinder chamber 17, that is, the piston 19 of the press cylinder 16 is quickly lowered. At the same time, fluid passes through the short circuit valve 25 from the annular chamber 18 of the press cylinder 16 to the piston chamber 17. While the cylinder chamber is subjected to bias pressure, only the piston 19 is displaced exclusively by the fluid flowing out of the piston rod side cylinder chambers 30, 31 of the auxiliary cylinders 28, 29. However, if the press does not require pressurized fluid to perform a quick stroke and the press is heavy enough to descend by the fluid discharged from the cylinder chambers 30, 31 of the auxiliary cylinders 28, 29, the motor The hydraulic machine 6 may be driven by the hydraulic machine 7 that operates as follows, and the fluid may be returned from the low-pressure device 9 to the accumulator 4 to recover energy.
During the press stroke, the hydraulic machine 7 is pivotally adjusted, i.e. the press speed is reduced, in order to change from the flow rate required for a quick stroke to the press speed. Upon contact with a workpiece (not shown), the reaction force reduces the holding pressure in line 15 or 32 and thus in the associated cylinder chamber. Here, the short-circuit valve 25 is in the closed position, and a dominant pressure difference is generated in the cylinder chambers 17 and 18. The short-circuit valve 25 may be designed to automatically close when a reaction force occurs. Here, the pump 7 pivots to a higher flow rate, and the fluid discharged from all the piston rod side cylinder chambers 18, 30, 31 is discharged to the piston side cylinder chamber 17. In this operation, the valve 38 associated with the low pressure device is normally in the closed position so that the pressure increase required for the press stroke does not move fluid from the low pressure device 9 but within the piston rod side cylinder chamber. Is obtained using a relatively high pressure. However, if there is a risk that the high pressure will drop and the pump 7 will cavitate, the check valve 38 will open and fluid will be drawn from the low pressure device.
When the maximum pressure is reached, the pump 7 pivots to a lower capacity. Therefore, the drive unit 6 must not decelerate accordingly. The maximum available pressure can thus be arbitrarily selected to be higher than the bias pressure.
By performing the press stroke, the fluid in the cylinder chamber 17 is compressed. The hydraulic machine 7 is driven by the high-pressure fluid discharged from the cylinder chamber 17, and functions to decompress the fluid by driving the hydraulic machine 6 that operates as a pump. The energy available in the decompression process is thus recovered and the fluid is pumped to the hydraulic accumulator 4 of the high pressure system 3 via the safety valves 8, 8 '. When this step is performed, the valves 33 and 33 ′ are in the position shown in FIG.
Since the operating cycle described above does not require additional fluid to be supplied from the fluid system 3 periodically, the fluid circulating in the drive is heated considerably with a quick stroke and press stroke. Therefore, a flushing operation is provided during the circulation of the fluid.
To perform flushing when the press is stationary, the direction control valve 36 disposed in the hydraulic pressure line 14 is opened, and the output port of the pump 7 is connected to the reservoir 12. The amount of fluid drained to the reservoir is removed from the constant pressure system 3 so that the total volume of heated fluid filling the press cylinder 16, line 15 and machine 7 is drained to the reservoir and replaced with new fluid. It is exchanged via a check valve 23 open to the line 14. During the flushing process, the hydraulic machine 7 is driven by the fluid transferred from the press cylinder 16 and the rest of the system, and the fluid is discharged to the machine 7 via the line 15, and the bias pressure and reservoir are also flushed. Using the pressure difference from the pressure, energy is recovered and fluid is supplied to the constant pressure system 3 through the hydraulic machine 6 operating as a pump. During the flushing, the auxiliary cylinders 28, 29 are blocked by the safety valves 33, 33 ', ie the press is held in place. The above operations relate to fluid flushing when the press is at a stop or rest position.
However, the flushing step can also be performed during the press operation. During decompression, the fluid flowing out from the hydraulic machine 7 operating as a motor for driving the hydraulic machine 6 is not returned to the cylinder chambers 18, 30, 31 on the piston rod side, and the valve 38 is turned on. To the low-pressure system 9. The exchange of the fluid also takes place from the constant pressure system 3 via a check valve 23 in the open position. Since the fluid flowing out of the cylinder chamber 17 is not used to increase the pressure in the chambers 18, 30, 31 it will probably take longer to equilibrate the pressure in the cylinder chamber. In any case, if a flushing operation is desired, the press must not be stationary.
FIG. 2 shows the valve position as well as during the press resting state ST, during the biasing operation V, during the rapid stroke Eab during descent, during deceleration (braking) B, during press P, during decompression D, and return of the press. Fig. 4 shows the adjustment of the hydraulic machine of the transformer during R and during the flushing SP at rest. With respect to the transformer hydraulic machines 6 and 7, FIG. 2 shows that they are operating as pumps or motors, thus consuming energy from or recovering energy to the constant pressure system.
FIG. 3 shows a drive for a synchronous press cylinder 16 ′ having a piston rod on both sides and including a piston 19 ′ with cylinder chambers 17 ′, 18 ′. All other parts corresponding to the drive device of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In order to perform a closed loop operation in accordance with the present invention and to perform the press operation of the embodiment of FIG. 3 as well, it is necessary to separate the auxiliary cylinders 28, 29 from the press cylinder 16 ′. A second hydraulic transformer is required to perform a rapid stroke of the press, which is also mechanically connected to each other, each having a variable capacity, and the first hydrostatic machine 6 ′ and the second hydrostatic machine. Including hydraulic machine 7 '. The first machine 6 ′ is connected to the fluid line 22, that is, the pressure system of the applied pressure, and the second hydraulic machine 7 ′ is connected to the piston rod side cylinder chambers 30 and 31 of the auxiliary cylinders 28 and 29. The other ports of the machines 6 ′, 7 ′ are connected to a reservoir or a low-pressure device 9, respectively.
It is possible to achieve a closed loop of fluid while performing a rapid stroke and press stroke of the press cylinder 16 '. The cylinder chambers 17 'and 18' have the same capacity. Decompression and flushing of the fluid available in the closed loop is performed in the manner already described with respect to FIG. The same applies when supplying the bias pressure through the fluid line 22 including the check valve 23.
The rapid stroke of lowering the press 20 and the lifting of the press are performed by the second hydraulic transformer 6 ', 7', and during these steps, the cylinder chambers 17 ', 18' are connected via the short-circuit valve 25. Simply connected to each other.
The adjustment of the valve position as well as the hydraulic machine of the two hydraulic transformers is shown in FIG. In the case of operation of the second hydraulic transformer 6 ′, 7 ′, the weight of the press is considered heavy enough to descend after actuating the valves 33, 33 ′ to the open position, so that the cylinder chambers 30, 31 The fluid that travels from the position drives the second hydraulic machine 7 ′, acts as a motor to drive the hydraulic machine 6 ′, and returns energy to the pressure system. Therefore, in order to lift the press, only the hydraulic machine 7 ′ is driven, operates as a pump, and discharges fluid to the cylinder chambers 30, 31.

Claims (12)

  1. プレスのための液圧駆動装置であって、
    アキュムレーターを含む流体システム内で実質的に一定の大きさの適用圧力を維持するように駆動される場合に、ポンプとして操作する静水圧機械と、
    前記流体システムに接続される、可変容量型で、且つモーター若しくはポンプのいずれかとして操作する第一静水圧機械と、該第一機械に機械的に接続される、可変容量型で、且つモーター若しくはポンプとして操作する第二静水圧機械とを含む液圧変圧器と、
    前記第二静水圧機械の両方の液圧ポートに液圧的に接続される一対のシリンダーチャンバーを含むプレスシリンダーとを含む液圧駆動装置において、
    前記流体システム(3、4)が、プレスシリンダー(16)の両方のシリンダーチャンバー(17、18)に液圧的に接続され、両方のシリンダーチャンバーを、実質的に定圧の前記流体システム内で優勢な圧力に対応するバイアス圧力に付することを特徴とする、プレスのための液圧駆動装置。
    A hydraulic drive device for pressing,
    A hydrostatic machine that operates as a pump when driven to maintain a substantially constant applied pressure within a fluid system including an accumulator;
    A first hydrostatic machine that is connected to the fluid system and is operated as either a motor or a pump; and a variable capacity and motor that is mechanically connected to the first machine; A hydraulic transformer including a second hydrostatic machine operating as a pump;
    A hydraulic drive device comprising a press cylinder including a pair of cylinder chambers hydraulically connected to both hydraulic ports of the second hydrostatic machine;
    The fluid system (3, 4) is hydraulically connected to both cylinder chambers (17, 18) of a press cylinder (16), and both cylinder chambers prevail in the fluid system at a substantially constant pressure. A hydraulic pressure driving device for pressing, characterized in that a bias pressure corresponding to a certain pressure is applied.
  2. 前記流体システムと前記プレスシリンダーとの間の接続ラインが、チェック弁(23)を含む、請求の範囲第1項に記載の駆動装置。The drive device according to claim 1, wherein the connection line between the fluid system and the press cylinder includes a check valve (23).
  3. プレスシリンダーの両方のシリンダーチャンバーが、短絡弁(25)を介して互いに液圧的に接続される。請求の範囲第1項に記載の駆動装置。Both cylinder chambers of the press cylinder are connected hydraulically to each other via a short-circuit valve (25). The drive device according to claim 1.
  4. 前記プレスシリンダーのシリンダーチャンバー内に圧力差が生じると、前記短絡弁が自動的に閉鎖する、請求の範囲第3項に記載の駆動装置。The drive device according to claim 3, wherein the short-circuit valve automatically closes when a pressure difference occurs in a cylinder chamber of the press cylinder.
  5. 前記プレスシリンダーが、差動ピストンを含み、該差動ピストンは、前記プレスシリンダーと並列に作動する少くとも一つの補助シリンダー(28、29)を含み、前記シリンダー(16、28、29)の全ての環状ピストン面積の合計は、前記プレスシリンダーのシリンダースペース(17)に面するピストン面積と実質的に等しいか若しくは僅かに大きく、ピストンロッドと関連するシリンダーチャンバーは、プレスが迅速な行程を行う際に互いに接続され、プレスストロークを行う際には、シリンダーチャンバーは前記第二静水圧機械(7)の低圧ポートに接続される、請求の範囲第1項に記載の駆動装置。The press cylinder includes a differential piston, which includes at least one auxiliary cylinder (28, 29) operating in parallel with the press cylinder, all of the cylinders (16, 28, 29) The total piston piston area of the cylinder is substantially equal to or slightly larger than the piston area facing the cylinder space (17) of the press cylinder, and the cylinder chamber associated with the piston rod allows the press to perform a quick stroke. The drive device according to claim 1, wherein the cylinder chamber is connected to the low pressure port of the second hydrostatic machine (7) when performing a press stroke.
  6. 前記補助シリンダーのピストンロッド側のシリンダーチャンバー(30、31)もまた、流体システムに液圧的に接続され、該シリンダーチャンバーを、実質的に定圧の流体システム内の圧力に対応するバイアス圧力に付する、請求の範囲第5項に記載の駆動装置。The cylinder chamber (30, 31) on the piston rod side of the auxiliary cylinder is also hydraulically connected to the fluid system, and the cylinder chamber is subjected to a bias pressure corresponding to the pressure in the substantially constant pressure fluid system. The drive device according to claim 5.
  7. 前記補助シリンダーのピストンロッド側のシリンダーチャンバーが、複合方向制御及びチェック弁(35)を介して前記プレスシリンダーのピストンロッド側のシリンダーチャンバー(18)へと接続される、請求の範囲第6項に記載の駆動装置。7. The cylinder according to claim 6, wherein a cylinder chamber on the piston rod side of the auxiliary cylinder is connected to a cylinder chamber (18) on the piston rod side of the press cylinder via a compound direction control and check valve (35). The drive device described.
  8. 前記第二液圧機械(7)が、前記プレスシリンダーのピストン側シリンダーチャンバー(17)が圧力から開放されると、該シリンダーチャンバーから吐出された流体量によって駆動され、前記第二液圧機械の出口ポートは、ピストンロッド側のシリンダーチャンバー(18)及び前記補助シリンダーのシリンダーチャンバー(30、31)と連通する、請求の範囲第1項に記載の駆動装置。When the piston side cylinder chamber (17) of the press cylinder is released from pressure, the second hydraulic machine (7) is driven by the amount of fluid discharged from the cylinder chamber, and the second hydraulic machine (7) The drive device according to claim 1, wherein the outlet port communicates with a cylinder chamber (18) on a piston rod side and a cylinder chamber (30, 31) of the auxiliary cylinder.
  9. 第二静水圧機械とプレスシリンダーとの間の液圧接続ライン内に設けた方向制御弁(36)を含み、
    プレスを静止状態でフラッシングするために、該制御弁は、前記プレスの液圧システムから流体を通過させ、
    ドレンされた流体は、流体システムから置換され、
    第二液圧機械を、フラシングにおいて排出された流体によって駆動する、請求の範囲第1項に記載の駆動装置。
    Including a directional control valve (36) provided in the hydraulic connection line between the second hydrostatic machine and the press cylinder;
    In order to flush the press in a stationary state, the control valve passes fluid from the hydraulic system of the press,
    The drained fluid is displaced from the fluid system,
    The drive device according to claim 1, wherein the second hydraulic machine is driven by the fluid discharged in the flushing.
  10. 前記第二静水圧機械(7)の低圧ポートと低圧システム(9)との間に弁(38)が設けられ、稼動中のプレスを圧力を解除する態様でフラッシングするために、該弁はプレスシリンダーのピストン側シリンダーチャンバーから低圧システムへと流体をドレンし、
    ドレンされた流体は、定圧の流体システムから置換され、
    前記第二液圧機械を前記ドレンされた流体によって駆動する、請求の範囲第1項に記載の駆動装置。
    A valve (38) is provided between the low pressure port of the second hydrostatic machine (7) and the low pressure system (9), the valve being pressed to flush the active press in a manner that releases pressure. Drain the fluid from the cylinder chamber on the piston side of the cylinder to the low pressure system,
    The drained fluid is displaced from the constant pressure fluid system,
    The drive device according to claim 1, wherein the second hydraulic machine is driven by the drained fluid.
  11. 前記シリンダーのピストンロッド側シリンダーチャンバーが、制御弁(33、33'、35)を介して前記第二液圧機械(7)の低圧ポートへ接続される、請求の範囲第1項に記載の駆動装置。The drive according to claim 1, wherein the piston rod side cylinder chamber of the cylinder is connected to a low pressure port of the second hydraulic machine (7) via a control valve (33, 33 ', 35). apparatus.
  12. 前記プレスシリンダーが同期型ピストンを含み、該ピストンは、前記プレスシリンダーと並列に作動する少くとも一つの補助シリンダー(28、29)を含み、
    前記同期型シリンダーの両方のシリンダーチャンバーは、互いに且つ第二静水圧機械(7)に接続され、
    第一静水圧機械(6')及び第二静水圧機械(7')を含む第二液圧変圧器が設けられ、該両機械は調節可能な流量を有し、
    前記第一機械は、実質的に定圧の流体システムに接続され、前記第二機械は、前記補助シリンダーのピストンロッド側シリンダーチャンバーに接続される、請求の範囲第1項に記載の駆動装置。
    The press cylinder includes a synchronous piston, the piston including at least one auxiliary cylinder (28, 29) operating in parallel with the press cylinder;
    Both cylinder chambers of the synchronous cylinder are connected to each other and to a second hydrostatic machine (7),
    A second hydraulic transformer is provided comprising a first hydrostatic machine (6 ') and a second hydrostatic machine (7'), both machines having adjustable flow rates;
    The drive device according to claim 1, wherein the first machine is connected to a substantially constant pressure fluid system, and the second machine is connected to a piston rod side cylinder chamber of the auxiliary cylinder.
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